1.自來水水質

        城市自來水是城市的命脈，是每位居民每天必須的數(shù)量最大的食品，自來水的水質是關系到每家每戶和子孫萬代身體健康的大事、關系到部分產(chǎn)品質量、關系到整個社會環(huán)境，也是對外開放和吸引外資的重要條件。
　　
        衡量自來水水質的優(yōu)劣和安全與否，國家頒布了“生活飲用水衛(wèi)生標準”（GB5749―85)，簡稱標準。這是國家考慮到廣大群眾飲水安全和我國具體情況所制定的。生活飲用水衛(wèi)生標準是現(xiàn)行評價水質安全的法規(guī)性文件。在這個標準中包括感官指標、一般化學指標、毒理學指標、細菌學指標及放射性指標等五類35項內容，這些指標值（特別是毒理學指標）與國際飲用水標準一致或接近。
　　
        1.1 據(jù)世界衛(wèi)生組織對其所制訂的“飲用水水質準則”（以下簡稱準則）的解釋是：符合“準則”的水就是安全飲用水。水質“標準”或“準則”中微生物學指標是非常重要的，它不合格，可能在同一時間內造成大面積人群發(fā)病或死亡，因此要求有很高的合格率，如管網(wǎng)水大腸桿菌的合格率要大于95%。毒理學指標因制訂指標時留有相當大的余地，有的是考慮終身攝入而無覺察的健康風險；有的是考慮在此濃度下飲用70年每10萬人中增加一個癌癥患者，因此它不意味著短時間內不能超過標準，只要在較長時間的平均值不超過所規(guī)定的水平即可飲用。感官性指標不良，可能為水質污染的反映，會導致消費者的懷疑或厭惡。
　　
        根據(jù)我國具體情況，建設部組織制訂的城市供水行業(yè)2000年技術進步發(fā)展規(guī)劃，要求一類自來水公司到2000年水質綜合合格率達到95.94%，二類自來水公司要求達到92.37%，其它水司要求達到85%。
　　
        據(jù)1995年統(tǒng)計資料表明，全國521個自來水公司水質綜合指標合格率完成較好。綜合指標合格率最高完成100%；完成綜合指標合格率99%以上的自來水公司有317個，占統(tǒng)計總數(shù)的60%；完成綜合指標合格率90%以上的自來水公司共有508個，占統(tǒng)計總數(shù)的97.5%。
　　
        1.2 1997年小康住宅科技產(chǎn)業(yè)工程項目中；“居住區(qū)水質保障技術”專題組，為掌握我國城市供水廠出廠水水質狀況，向全國大中城市的自來水公司和衛(wèi)生防疫站發(fā)出了90份調查表，調查資料表明：1996年各自來水廠的出廠水各項水質指標的平均值符合現(xiàn)行生活飲用水衛(wèi)生指標，平均總合格率為99.39%，其中濁度，細菌總數(shù)，總大腸菌群和游離余氯量四項指標全年綜合合格率平均值達到98.73%。
　　
        從上述資料說明，我國大、中城市自來水公司凈水廠的供水水質，基本上是符合生活飲用水衛(wèi)生標準的，是適應人體健康要求的。
　　
        1.3 在這次水質調查中，對城市供水管網(wǎng)中的水質情況同時進行了調查，調查結果表明，從出水廠到管網(wǎng)水，到用戶的自來水龍頭，水質下降情況是存在的。1997年調查數(shù)據(jù)中管網(wǎng)中濁度，細菌總數(shù)，總大腸菌群和游離余氯量四項指標的全年綜合合格率平均值為95.68%，較出廠水降低了3.05個百分點，其中下降量最大的總大腸菌群，下降了7.3個百分點，并且平均值已達2.96個/L，接近標準臨界值。細菌總數(shù)也可看出管網(wǎng)水較地表水水廠和地下水水廠的出廠水分別增加了2.88倍和3.07倍。
　　
        另外指標中的氯仿、四氯化碳二項指標，從出廠水到管網(wǎng)水的水質對比變化率分別增加了47.91%和38.78%。從重點城市實測的高錳酸鉀指數(shù)和亞硝酸鹽兩項指標的情況也表明，從出廠水到管網(wǎng)水的水質對比變化率也分別增加了52.4%和35.0%。這反應了管網(wǎng)中的水質有機污染物的增加和氯化作用的存在。
　　
        從上面的數(shù)據(jù)分析表明，城市供水由于輸配水管網(wǎng)中的種種原因，使管網(wǎng)中的水質受到一定的二次污染，水質較出廠水有一定的下降。
　　
        1.4 城市供水系統(tǒng)中為了滿足居住區(qū)內最不利點的水量和水壓的要求，城市供水二次加壓系統(tǒng)中的調貯水池，水塔和水箱，常常是二次污染的一個重要部位，1997年的調查對這部份作了專題調查。調查資料表明：在這些貯水設備中“生活飲用水衛(wèi)生標準”中的35項指標的全年綜合平均總合格率為93.92%，較出廠水降低了5.47個百分點，四項指標的全年平均綜合合格率為83.81%，較出廠水降低了14.92個百分點，并且總大腸菌群已超標，游離余氯量已不達標。從水中有機污染項目也可看出，四氯化碳，高錳酸鉀指數(shù)和亞硝酸鹽等指標的平均值已接近標準的臨界值。高錳酸鉀指數(shù)和亞硝酸鹽的合格率僅為52.35%和51.46%。
　　
        所以在城市供水系統(tǒng)中的居住區(qū)二次加壓供水的調貯水池，水塔和水箱中的二次污染情況更為嚴重。
　　
        1.5 1997年水質調查中選擇了有代表性的居住小區(qū)的給水支管和用水點的水樣進行了實測，并和部份城市衛(wèi)生防疫站監(jiān)測資料進行了匯總。匯總資料表明，在用水點處的水質，35項指標的全年綜合平均總合格率和四項指標的全年綜合平均合格率為90.95%和80.94%,較出廠水的水質對應下降了8.44個百分點和17.79個百分點。四項指標中總大腸菌群和游離余氯平均值已不符合標準要求，濁度和細菌總數(shù)平均值已接近臨界指標值。反映有機污染物情況的氯仿和四氯化碳和出廠水相比較分別增加了96.20%和88.07%，高錳酸鉀指數(shù)和亞硝酸鹽兩項指標和出廠水相比分別增加了139.80%和187.50%，平均值均已超標。
　　
        所以城市供水到居住小區(qū)支管和居民用水點處，水質已明顯下降，多項指標的平均值已超標。

        2.居住區(qū)飲用水質二次污染的原因

　　2.1 輸配水管道內的腐蝕、沉淀及粘垢是造成管內二次污染的原因之一，而管內的腐蝕和結垢程度，又常常是以下因素造成的。
　　
        2.1.1 在所有天然原水中幾乎都含有鈣鎂離子，并且水中的重碳酸根離子易分解出CO2和碳酸根離子，這些鈣鎂離子和碳酸根離子化合形成CaCO3和Mg(OH)2難溶于水而形成水垢沉渣。
　　
        2.1.2 水對金屬管道內壁的侵蝕，造成化學腐蝕和電化學腐蝕，因而在腐蝕電位差的陽極部位使金屬遭到損壞，金屬失去電子，以鐵離子狀態(tài)轉入水中, 留下多余的電子趨向陰極。在陰極形成氫離子放電，溶液在陰極失去氫離子（H+)離子達到足夠數(shù)量時，在溶液中的金屬離子同OH-離子反應形成金屬的低價氫氧化物，若低價氫氧化物Fe(OH)2被水中的溶解氧所氧化，變成高價氫氧化物Fe(OH)3，它沉積于管內使管道表面形成凹凸不平的氧化物沉淀。
　　
        水中溶解氧的大量存在，使金屬管內壁形成保護性的氧化物薄膜。當給水管內的水中溶解氧含量不多時，就起不到上述鈍性作用。比如，輸水干管中流速大，氧氣接連不斷地由水帶入，此時氧對金屬起到鈍性作用；而在配水管網(wǎng)的末端，管內流速較小，甚至有時不流動，水中的氧氣處于無法補充的狀態(tài)，水管就易腐蝕。
　　
        由于腐蝕的生成物能溶于酸性介質中，而不易溶解于堿性介質中。因此，PH值偏低的酸性介質能促進腐蝕作用，而PH值偏高則能阻止或完全停止腐蝕作用。
　　
        鑄鐵管的腐蝕還同鐵和水接觸的表面有關，因為在其接觸的表面上有一層不流動的薄水層，流速增大，則水層變得更薄。通過該水層水流中的氧擴散，補給就容易，因而促進銹蝕。小口徑給水鑄鐵管，由于流速處在較大的變化范圍，所以銹蝕多，出現(xiàn)銹水機會就越多。據(jù)大量的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，導致管網(wǎng)水質降低的主要原因是街坊內小口徑管道，特別是用戶內部管道。這些管道幾乎沒有采用涂襯保護措施，而我國有一半的大、中城市自來水出廠水水質有腐蝕趨向，致使管道銹蝕更為嚴重。從而導致水中余氯含量迅速減少，濁度、色度、鐵、錳、鋅、溶解性總固體、細菌學指標等明顯增大，甚至出現(xiàn)“紅水”、“黑水”等水質事故。
　　
        2.1.3 水中含鐵量過高所引起的管道沉淀堵塞。作為給水的水源一般含有鐵鹽。生活飲用水水質標準中規(guī)定鐵的最大允許濃度不超過0.3mg/L，當鐵的含量過大時水應予以處理，否則在給水管網(wǎng)中容易形成大量沉淀。水中的鐵常以重碳酸鹽形式存在。以重碳酸鐵形式存在時最不穩(wěn)定，易分解出二氧化碳，而生成的碳酸鐵經(jīng)水中溶解氧的作用，轉為絮狀沉淀的氫氧化鐵。它主要沉淀在管內底部，當管內流速度較大時，上述沉淀就難形成；反之，當管內水流速度較小時，就促進了管內沉淀物的形成。
　　
        2.1.4 管道內的生物性堵塞。從管道堵塞性沉積物的分析中得知，既有礦物成分也有有機成分。這種有機成分中包括微生物和藻類，它們大量地存在于給水的水源中。這些極小的，活的有機物進入管道內附著在管壁上，在具備良好的生存因素時，就繁殖而聚積，從而縮小了管道的有效過水面積。
　　
        城市給水管網(wǎng)內的水是經(jīng)過處理和消毒的，在管網(wǎng)中一般就沒有產(chǎn)生有機物和繁殖微生物的可能。但是鐵細菌是一種特殊的自養(yǎng)菌類，它依靠鐵鹽的氧化，在有機物含量極少的清潔水中，利用細菌本身生長過程中所產(chǎn)生的能為生存源。這樣，鐵細菌附著在管內壁上后，在生存過程中能吸收亞鐵鹽和排出氫氧化鐵，因而形成凸起物。由于鐵細菌在生存期間能排出超過其本身體積499倍的氫氧化鐵，所以有時能造成水管過水截面嚴重的堵塞，并且這種突起物是沿管內壁四周生成的，不僅是管底面而已。另外，硫酸鹽還原菌是一種厭氣細菌，它常存在于管內壁上，在缺氧的條件下，金屬管道在電化學腐蝕過程中會起到加成的作用。據(jù)資料【4】Allen等發(fā)現(xiàn)在管網(wǎng)管垢中都有很大數(shù)量的球狀菌、桿狀菌、絲狀菌和藻類，具有鐵細菌特點的螺旋莖的蓋式鐵柄桿菌屬也大量出現(xiàn)在水樣和管壁上。
　　
        2.1.5 水中懸浮物的沉淀是形成沉渣的最簡單的過程。盡管大多數(shù)給水管道所輸送的水中，懸浮物含量很少，可是畢竟有沉淀物形成，特別是直接向管網(wǎng)輸水的井水，往往使井中的粉砂，細砂隨水流帶入管內。尤其是生物的集聚粘附性能，使這些懸浮無機物很易在管道內沉積。
　　
        2.2 防腐襯里層滲出對水質的污染
　　
        2.2.1 鍍鋅鋼管，特別是冷鍍鋅鋼管，鍍鋅層脫落除對金屬管道的腐蝕失去保護作用外，還會使水中鋅含量增高；
　　
        2.2.2瀝青襯里可能導致水中苯類，揮發(fā)性酚和總放射性等指標增高；
　　
        2.2.3 水泥砂漿襯里是我國目前鑄鐵管和大口徑鋼管常用襯里材料，但美國（AWWA）報導，如果處理不當其滲出物會惡化水質。小康住宅產(chǎn)業(yè)工程項目居住區(qū)水質保障技術專題組研究測定也發(fā)現(xiàn)“溶解性物質有一定提高，產(chǎn)生濁度物質，硬度變化和NH3滲出等問題存在”。
　　
        2.3 余氯量對水質的污染
　　
        管網(wǎng)中含有一定量的游離余氯對管網(wǎng)中水的消毒有好的作用。但是余氯量能和管網(wǎng)二次污染有機物作用生成各類有機氯，而有些有機氯是明確的致癌物質。1997年調查資料分析中也發(fā)現(xiàn)凡是出廠水余氯量較大，而用水點余氯量反而小的測點，恰好氯仿和四氯化碳二項指標增加值較大。
　　
        2.4 外界因素的影響對管網(wǎng)水質的污染
　　
        2.4.1 埋地管道管外壁腐蝕發(fā)生穿孔，接口不嚴密，發(fā)生不均勻沉降或接口滲漏，又未及時修理，一旦失壓或停水，外部臟水就可能滲入管內；
　　
        2.4.2 安裝在閥門井中的閥門滲漏和自動排氣閥被污水侵泡，污染水滲入或被自動排氣閥吸入管內；
　　
        2.4.3 管道爆裂不及時修復，臟水滲入；
　　
        2.4.4 生活飲用水管網(wǎng)和非生活飲用水管道或非城市自來水管網(wǎng)連通，閥門或逆止閥不嚴，其他管網(wǎng)的水串入城市生活飲用水管網(wǎng)造成污染。
　　
        2.4.5 用水端點的衛(wèi)生設備，水箱，水池或壓力設備出現(xiàn)水回流現(xiàn)象，將污染的水回流進入管網(wǎng)。
　　
        2.5 管網(wǎng)管理不善造成管網(wǎng)水質的污染
　　
        2.5.1 新敷設管線竣工后，沒有嚴格按照必須高速沖洗，消毒液侵泡（24小時以上），清水沖洗的要求去做，致使投入運行后對整個管網(wǎng)水質產(chǎn)生影響；
　　        
        2.5.2 沒有對管網(wǎng)的死水區(qū)，線路終端等部位進行定期放水沖洗，使死水區(qū)水質下降；
　　
        2.5.3 沒有對管網(wǎng)定期進行清管，刮管和襯涂內壁；
　　
        2.5.4 在舊管檢修或更換后，急于供水，沒有按要求進行管道的沖洗和消毒；
　　
        2.6 調貯水設備形成的二次污染
　　
        2.6.1 金屬貯水設備一般都要涂刷內外防腐層，普通的防銹漆附著力差，一定時間會脫落，影響水質，同時失去對金屬壁腐蝕保護作用。有些防銹漆也有滲出物會影響水質。
　　
        混凝土和鋼筋混凝土貯水設備，采用水泥砂漿抹面也應注意水泥中可能滲出的有害物質。
　　
        2.6.2貯水設備的結構不合理，進出水管的位置不合適，往往造成池內的短流和出現(xiàn)死水區(qū)。
　　
        2.6.3 貯水設備的設計計算不合理，單求安全可靠，致使貯水設備容積過大，水在設備中停留時間過長也會影響水質。
　　
        2.6.4 貯水設備位置選擇不合適，通氣孔無防污染措施，人孔蓋板密封不嚴密，埋地設備無防滲漏措施等造成外界的污染物進入設備，造成嚴重的二次污染。
　　
        2.6.5 管理不善，貯水設備長期不維修，不清掃，勢必水質會逐步惡化。
　　
        據(jù)成都自來水公司對自來水在鋼板、玻璃鋼、鋼筋混凝土水箱中，不同貯存時間的水質變化情況進行的監(jiān)測。結果表明，除鐵質水箱中鐵、錳含量略有增大外，一般理化指標和毒理學指標無明顯差異。但自來水在水箱中貯存24h后，余氯為零。特別是在夏季水溫較高，水中余氯含量迅速減小，12h后即為零，不宜直接飲用（見表1）。

                            高位水箱水質變化情況表1
                 項目                                貯存時間（h） 
                                                      0          6           12        24       48
          余氯(mg/L)                      0.4        微           0          0          0
          濁度(NTU)                       1.1       1.1         1.2       1.6      2.4
         細菌總數(shù)(個/L)                   4         3             6          46      147
         總大腸菌群(個/L)             <3         <3          <3         5        18
          總有機碳(mg/L)             1.08     1.09       1.09     1.17     1.23

        在他們近三年的跟蹤調查中發(fā)現(xiàn)，凡是未清洗消毒的水箱其水質常規(guī)四項指標（指余氯、渾濁度、細菌總數(shù)、總大腸菌群）合格率低于10%；個別水箱中亞硝酸鹽氮的含量高達0.48mg/L；有的水箱由于表面涂料質量較差，使水中酚類超標。每年清洗消毒一次，在清洗消毒周期內采集水樣化驗，常規(guī)四項指標都合格的合格率不足30%。

        3. 防止居住區(qū)水質二次污染的技術措施

　　3.1 提高出廠水水質，消除輸配水系統(tǒng)的二次污染隱患。因為水在管網(wǎng)中發(fā)生腐蝕，結垢和沉淀，是和出廠水的水質關系密切，是出廠水帶來的隱患。如果出廠水是不穩(wěn)定水或水中含鐵量較高，或者水廠常有出渾水現(xiàn)象等，水在管道流動過程中發(fā)生腐蝕，結垢和沉淀等現(xiàn)象是難免的，這就要求提高出廠水水質。改進凈水生產(chǎn)工藝，有可能宜采取水質穩(wěn)定處理，如用石灰調節(jié)出廠水PH值，降低水的腐蝕性。
　　
        3.1.1 生物處理和活性炭吸附能提高水的生物穩(wěn)定性。生物處理給水有很多優(yōu)點，包括對微污染物的去除，減少氯的用量，減少消毒副產(chǎn)物的形成，去除有利于細菌再生長的有機物等。生物濾池，生物接觸氧化池和生物流化床等，常用于飲用水的預處理。生物處理對去除水中的有機物是非常有效的，它對AOC的去除率可達到90%以上。水中常見的一些化工污染物，如芳香烴，氯苯，酚和氯化脂肪族在生物膜法中都能得到降解。研究表明，在混凝沉淀之后進行生物處理可保證獲得生物穩(wěn)定的飲用水，對水中的致突變有機物也有一定的去除作用，大大提高了飲用水的生物穩(wěn)定性，使管網(wǎng)水具有更長的保質期。以活性炭為代表的吸附工藝是對付有機污染物的有效實用技術，其比表面積大，對色，嗅，味，農(nóng)藥，氯化物等都有良好的去除率，而且還能吸附水中的微生物。據(jù)研究表明，生物活性炭技術對酚的去除率達80%，對氯化物的去除率是65%，對鐵，錳和銅等重金屬的去除率可達80―92.5%。　　
       
         3.1.2 消毒劑的合理選擇。近年來的研究已表明，氯胺在控制生物膜方面比自由氯更有效果。即使自由余氯為3―4mg/L，對鐵管上生物膜的控制效果也不大，而余氯胺濃度只要大于2mg/L，就能成功地減少活菌計數(shù)。這是因為和氯胺發(fā)生化學反應的化合物類型受限制較多，因此它穿透生物膜層的能力強，使附著的微生物失活，而自由氯的反應速度快，在它穿過生物膜以前就被消耗掉了大部分，因此氯胺的消毒效果比自由氯好。在美國，70%以上的水廠使用氯胺消毒。但有研究表明，氯胺的濃度要在某一臨界值以上才能有效控制鐵管上生長的生物膜。資料說明：要使附著的細菌失活，余氯胺濃度維持在2.0mg/L是必要的。
　　
        3.2 在居民區(qū)，用水主要集中在幾個時間段，其余時間水在小口徑配水管及戶內管中基本處于停滯狀態(tài)，有利于微生物隨機碰撞后發(fā)生粘附并穩(wěn)定增長，使管道在較短時間內即出現(xiàn)腐蝕�？紤]到小口徑配水管和戶內管對壓力要求不高，可采用新型給水塑料管材，如硬聚氯乙烯（UPVC），高密度聚乙烯（HPDE）；交聯(lián)聚乙烯（PEX）；聚乙烯（PB）；丙烯晴一丁二烯一苯乙烯（ABS）；氯化聚氯乙烯（CPVC）；鋁塑復合管（PEX―AL―PEX）；改性聚丙烯（PPR）；鋼塑復合管等等。這類管材內壁光滑，耐腐蝕，無污染，適用于建筑物內冷水、熱水和飲用水的系統(tǒng)，可令用戶高枕無憂，因而上海市建委發(fā)出通知，于1998年10月1日起開工的住宅，辦公樓和公共建筑物，禁止設計、使用鍍鋅鋼管，而應推廣使用塑料管材。
　　
        3.3 從調查結果看，二次供水設施內流出的水質嚴重下降并會導致室內管道加速腐蝕。為此，必須提高二次供水設施的設計，加強運行管理，尤其要重視定期清洗消毒工作，有關貯水材料的腐蝕控制，貯水量的適時調節(jié)等方面的研究工作。
　　
        3.4 水池容積大，在較長的水力停留時間內，可能發(fā)生比較嚴重的底泥淤積并在下層形成厭氧環(huán)境，使硫酸鹽還原菌等厭氧菌增殖，同時出現(xiàn)硝化和反硝化等過程。定期監(jiān)測水庫水質，觀察水庫底部和周壁污泥積累情況并及時清洗，這對優(yōu)質供水和管道維護是必要的。
　　
        3.5 居住區(qū)輸配水系統(tǒng)的腐蝕與水在管道內的流態(tài)密切相關。保持經(jīng)濟流速不僅能降低能耗，保證供水壓力，也可有效控制腐蝕的發(fā)生。在對整個輸配水系統(tǒng)進行評價時，應設法改造緩流區(qū)等易出現(xiàn)水質問題的區(qū)域，在全范圍內平衡供水。
　　
        3.6 供水部門必須重視居住區(qū)輸配水系統(tǒng)的腐蝕問題。在腐蝕嚴重區(qū)，應經(jīng)常開展沖洗工作，沖洗過程中適當增加消毒劑用量，以殺死沖洗后重新懸浮的微生物。推薦在沖洗后投加腐蝕抑制劑，促進管道內表面保護膜的形成。若積累的腐蝕產(chǎn)物引起管道輸水能力嚴重下降，應有計劃地進行刮管襯里。
　　
        3.7 水龍頭、閥件是輸配水系統(tǒng)內腐蝕最嚴重的部位，因為同時存在著水腐蝕和氣腐蝕，材質損耗速度快。為了防止水質在用戶終端惡化，應推廣使用耐腐蝕強的水龍頭和閥件。

        參考文獻：

　　1. 中國城鎮(zhèn)供水協(xié)會科技委員會， “供水企業(yè)改善水質的基本對策”中國城鎮(zhèn)供水 Vol.79 No3. 1998.
　　
        2. 中國城鎮(zhèn)供水協(xié)會科技委員會，“對我國城市供水系統(tǒng)的基本評價”中國城鎮(zhèn)供水Vil.82 No6. 1998.
　　
        3. 周虎城 “管網(wǎng)水質與防止二次污染的技術措施” 給水排水技術與產(chǎn)品信息 Vol.22 No4. 1998.
　　
        4. Allen , M.J. Geldreich , E.E. "The occurrence of microorganisms in water main encrustations . " Journal , AWWA , 1980 ,
　　
        5. 方汝清 “高位水箱供水系統(tǒng)對水質的影響” 給水排水 Vol.23. No9 , 1997.
　　
        6. 吳紅偉等 “配水管網(wǎng)中管垢的形成特點和防治措施” 中國給水排水 Vol.14. No3 , 1998.

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”